Posts

MPLS چگونه کار می کند؟ – بخش دوازدهم

با یک مقاله دیگه از سری مقالات MPLS در خدمت شما دوستان عزیز هستیم:

MPLS Maximum Receive :


(Maximum receive unit (MRU پارامتری است که توسط IOS سیسکو مورد استفاده قرار می گیرد و برای LSR مشخص می کند که بسته های label خورده مربوط به یک FEC با چه سایزی می توانند توسط LSR دریافت شوند و بتوانند بدون تکه تکه شدن ارسال شوند.این مقدار برای هر FEC یا شبکه مشخص می شود و فقط براساس اینترفیس نمی باشد و دلیل آن labelهایی است که در LSR به بسته اضافه یا حذف می شوند.
به عنوان مثال یک روتر را که MTU همه اینترفیس های آن برابر 1500 است را در نظر بگیرد. که به این معناست بزرگترین بسته ای که می تواند روی یک اینترفیس ارسال و دریافت شود 1500 بایت می باشد و با فرض اینکه بسته حداکثر می تواند دو label داشته باشد در نتیجه MPLS MTU بسته 1508 می شود که در کلیه اینترفیس ها این مقدار یکسان می باشد. و بسته های label خورده با سایز 1508 بایت می توانند روی همه لینک ها ارسال شوند. اگر عمل pop برای بسته دریافتی در نظر گرفته شده باشد بسته باید 4 بایت یا یک label بزرگتر باشد(1512 بایت) چون بسته قبل از ارسال باید یک label آن حذف شود اگر عمل push برای بسته در نظر گرفته شده باشد و یک label به بسته اضافه خواهد شد بسته دریافتی باید 1504 بایت باشد تا با اضافه شدن label اندازه آن 1508 بایت شود.
همین طور که دیدید عملیات روی label ها در تعیین MRU نقش دارند. چون عملیات روی label ها براساس FEC یا شبکه مشخص می شود MRU نیز براساس FEC یا شبکه مشخص می شود. به تصویر زیر توجه کنید که در آن MRU براساس شبکه و نسبت به عملی که روی بسته می خواهد انجام شود تغییر می کند. مقدار MRU را به ازای هر شبکه در تصویر زیر می بینید.

Image

MRU برای شبکه 10.200.254.2/32 برابر 1512 می باشد. بسته دریافتی می تواند 1512 بایت باشد چون بسته قبل از ارسال pop خواهد شد. MRU برای شبکه 10.200.254.3 برابر 1508 می باشد و اندازه بسته تغییر نخواهد کرد چون عمل swap روی بسته انجام می شود. MRU برای شبکه 10.200.254.4 برابر 1504 می باشد چون بسته دریافتی 1504 بایت خواهد بود و یک label به آن push خواهد شد و اندازه بسته 4 بایت افزایش خواهد یافت.

Fragmentation of MPLS Packets :


اگر LSR یک بسته label خورده دریافت کند که اندازه آن برای ارسال در data link بزرگ باشد بسته باید تکه تکه شود. این تکه کردن مشابه بسته های IP است. اگر یک بسته label خورده دست LSR برسد و LSR متوجه شود که این بسته نسبت به MTU آن بزرگ است باید آنرا تکه تکه کند که در ابتدا label stack را از روی بسته بر می دارد بسته IP را تکه تکه می کند بعد از اینکه روی label stack عمل مورد نیاز(pop , push , swap) را انجام داد. این label stack را به تمام تکه ها اضافه می کند و این تکه ها را ارسال می کند. تنها در صورتی که فیلد (Don’t Fragment (DF در هدر IP استفاده شده باشد LSR آنرا تکه نخواهد کرد و بسته را Drop کرده و یک پیام ICMP error با محتوای اینکه بسته نیاز به تکه تکه شدن دارد و از فیلد (Don’t Fragment (DF استفاده نشود (ICMP type 3, code 4) به مبدا بسته ارسال می کند. همانند پیام (ICMP message “time exceeded” (type 11, code 0 که در زمان انقضای TTL تولید و براساس LSP ارسال میشد این پیام نیز براساس LSP ارسال می شود تا به مبدا خود برسد.
در طور معمول تکه تکه کردن یا fragmentation روی کارایی اثر منفی می گذارد و باید از آن اجتناب کرد. یک روش برای اجتناب از تکه تکه کردن استفاده از Path MTU Discover است که در ادامه آنرا شرح می دهیم.

Path MTU Discovery :


یک روش برای اجتناب از fragmentation استفاده از Path MTU Discovery می باشد. در این روش فیلد (Don’t Fragment (DF در بسته های IP مورد استفاده قرار می گیرد و بسته ها ارسال می شود. زمانی که بسته به یک روتر برسد که آن روتر بسته را بدون fragmentation نتواند ارسال کند روتر بسته را drop می کند و یک پیام (ICMP error message Fragmentation needed and do not fragment bit set (ICMP type 3, code 4 به فرستنده بسته مبنی بر عدم استفاده از فیلد DF ارسال می کند. فرستنده بسته IP اینبار بسته را با سایز کوچکتری ارسال می کند و اگر دوباره این مشکل بوجود آمد مجدد سایز بسته را کم کرده و آنرا ارسال می کند. اینکار تا زمانی که مبدا ، پیام ICMP error دریافت نکند ادامه می یابد. اندازه اخرین بسته که با موفقیت ارسال شده است به عنوان اندازه بسته در نظر گرفته می شود و از آن برای ارسال بسته ها بین این مبدا و مقصد استفاده می شود. از این رو به آن MTU مسیر گفته می شود.
نکته : تضمینی برای اینکه Path MTU Discovery در همه شرایط کار کند وجود ندارد. در بعضی مواقع پیام های ICMP error به مبدا بسته برگشت داده نمی شوند. نرسیدن پیام های ICMP error به مبدا بسته می تواند علل مختلف داشته باشد که می توان به وجود فایروال ، استفاده از Access Control List و یا مشکلات مسیریابی اشاره کرد.

MPLS چگونه کار می کند؟ – بخش یازدهم

با یک مقاله دیگه از سری مقالات MPLS در خدمت شما دوستان عزیز هستیم:

TTL Expiration :


زمانی که یک بسته label خورده با TTL 1 دست LSR می رسد LSR آنرا drop می کند و یک بسته ICMP با پیام time exceede به مبدا بسته ارسال می کند. رفتار نسبت به بسته label خورده که TTL آن صفر شده با رفتار نسبت به یک بسته IP که TTL آن صفر شده است یکسان است. هرچند که پیام ICMP بلافاصله به مبدا بسته ارسال نمی شود چون این امکان وجود دارد که LSR مسیر رسیدن به آدرس مبدا بسته IP را نداند. در نتیجه پیام ICMP را براساس LSP که بسته را روی آن دریافت کرده است ارسال می کند.
در تصویر زیر نحوی ارسال پیام ICMP به آدرس میدا بسته IP در یک شبکه IP نمایش داده شده است.

Image

در تصویر زیر نحوی ارسال پیام ICMP را براساس LSP به سمت مبدا بسته نمایش داده شده است.

Image

دلیل ارسال پیام ICMP براساس LSP مربوط به بسته که TTL آن منقضی شده است این است که LSR نمی داند چگونه پیام ICMP را به مبدا بسته برساند. یک نمونه آن در شبکه MPLS VPN ، روترهای P اطلاعی از اینکه پیام ICMP را چگونه به مبدا بسته ارسال کنند ندارد چون هیچ مسیری برای ارسال پیام ICMP به مبدا بسته ندارد.(به طور معمولا روترهای P مسیرهای VPN را در خود نگه داری نمی کنند) از این رو P Router پیام ICMP براساس LSP بسته ارسال می کند. زمانی که این پیام به انتهای LSP برسد می تواند به سمت مبدا بسته برگشت داده شود. در شبکه های MPLS VPN پیام ICMP توسط egress PE یا CE که به PE متصل است برگشت داده می شود چون این روترها مسیر درست به مبدا بسته را دارند.
در P Router جایی که TTL بسته منقضی می شود ضروری است که بداند که MPLS payload چیست. payload بسته توسط P Router چک می شود که بسته IPv4 یا IPv6 هست یا خیر . اگر بسته IPv4 یا IPv6 باشد پیام ICMP را برای آن ایجاد می کند و براساس LSP آنرا ارسال می کند. اما اگر payload بسته IPv4 یا IPv6 نبود P Router نمی تواند بسته ICMP برای آن ایجاد کند. بنابراین در همه حالت ها P router بسته را drop می کند و پیام ICMP تولید نمی کند غیر از حالت IPv4 یا IPv6. حالتی که LSR بسته با TTL منقضی را فقط drop می کند AToM است. MPLS payload در AToM یک فریم لایه دو است نه یک بسته IP ، از این رو اگر TTL یک بسته AToM در یک P Router منقضی شود تنها کاری که P Router می تواند نسبت به آن انجام دهد drop کردن آن است چون نمی تواند برای آن IP lookup انجام دهد. همچنین تنها در صورتی که P Router از نسخه های جدید IOS سیسکو (IOS که از IPv6 پستیبانی کند) استفاده کنند می توانند ICMP IPv6 تولید کنند و به مبدا بسته آنرا برگشت دهند در غیر اینصورت بسته را drop می کند.

MPLS MTU :


با (Maximum transmission unit (MTU به عنوان یک پارامتر در دنیای IP آشنا هستید. MTU حداکثر سایز یک بسته IP را که امکان ارسال آن بدون تکه تکه کردن وجود دارد را مشخص می کند. در شبکه MPLS نیز یک MTU مشخص برای بسته های label خورده وجود دارد. در یک شبکه MPLS که روی یک شبکه IPv4 اجرا شده است هر بسته IPv4 یک یا چند label دارد که باعث می شود که بسته های label خورده از بسته های IP کمی بزرگتر باشند. چون برای هر label ، 4 بایت به بسته اضافه می شود بنابراین اگر n تعداد label ها باشد مقدار n*4 به سایز بسته زمانی که label می خورد اضافه می شود.
دستور MTU در اینترفیس مشخص می کند که یک بسته می تواند حداکثر چه سایزی داشته باشد و بدون تکه تکه کردن بتواند در data link ارسال شود. در Ethernet به صورت پیش فرض مقدار MTU برابر 1500 است. به هر حال زمانی که label به تعداد n به بسته اضافه می شود و سایز بسته به مقدار n*4 بایت افزایش پیدا می کند و باعث می شود که اندازه بسته از مقدار MTU مشخص شده بیشتر شود و بسته نیاز به تکه تکه شدن داشته باشد.
در IOS سیسکو با استفاده از دستور mpls mtu در اینترفیس مورد نظر خود می توانیم حداکثر اندازه بسته label خورده را مشخص کنیم. به طور مثال اگر بدانیم که بسته در هنگام ارسال در شبکه MPLS حداکثر دو عدد label خواهد داشت می توانیم با دستور بالا مقدار mtu را 1508 مشخص کنیم. در نتیجه همه بسته ها با حداکثر دو label می توانند بودن نیاز به تکه تکه شدن ارسال شوند. مقدار پیش فرض MPLS MTU با MTU اینترفیس برابر است.
در تصویر زیر نحوی تغییر MTU نمایش داده شده است:

Image

زمانی که بسته label می خورد به همان نسبت حجم آن افزایش پیدا می کند. اگر بسته IP از حداکثر میزان MTU استفاده کرده باشد در زمان ارسال با توجه به اینکه به بسته label می خورد حجم بسته کمی افزایش پیدا می کند. در نتیجه فریم لایه دو به یک فریم بزرگ تر تبدیل می شود و نیاز به تکه شدن دارد. به این فریم ها Baby Giant Frames گفته می شود.
به طور مثال در Ethernet : بسته می تواند که حداکثر 1500 بایت باشد و اگر بسته از کل 1500 بایت استفاده کرده باشد و label به آن اضافه شود. بسته برای ارسال کمی بزرگ می باشد. این امکان وجود دارد این چند بایت نادیده گرفته شود و بسته ارسال شود با اینکه اینکار با مشخصات Ethernet مطابقت ندارد و این بسته ها باید drop شوند. این کار تنها در صورتی امکان پذیر است که کلیه روترها و سوئیچ های در شبکه Ethernet امکان ارسال و دریافت بسته هایی با چند بایت بیشتر از حداکثر ظرفیت را MTU داشته باشند.
در Ethernet در LSR شما می توانید که MPLS MTU را برابر 1508 بایت قرار دهید که به شما اجازه می دهد بسته IP با سایز 1500 و حداکثر دو label داشته باشید. در این حالت اگر روتر این سایز از بسته را پشتیبانی نکند و یا یک سوئیچ در بین راه وجود داشته باشد بسته drop خواهد شد. در اینصورت با کم کردن MTU به 1492 قادر به ارسال بسته خواهید بود.
نکته : در برخی از نسخه های سیسکو شما نمی توانید MPLS MTU را از MTU اینترفیس بزرگتر در نظر بگیرد.
در سوئیچ می توان تغییراتی در MTU اعمال کرد که بتواند فریم های بزرگتر را حمل کند. در تصویر زیر نحوی فعال سازی jumbo Ethernet frames نمایش داده شده است.

Image